机械合金化制备Fe-Co-C系非晶合金粉末及磁性能研究

摘要

材料结构的非晶化、纳米化是磁性材料发展的新方向。非晶态的磁性材料不仅具有优异的磁性能外，还具有优异的机械性能、化学性能等优点，从而引起材料工作者极大的研究兴趣。在此之前，非晶材料一般采用合金熔体或气体快速冷凝法制备，而且只能形成条带状的非晶态合金薄片。近年来机械合金化(Mechanicalalloying，简称MA)以室温下高能球磨的方式，开辟了制备非晶粉末的新途径。由于MA法所需设备简单，易于工业化生产，得到的非晶粉末易于成型，为制备和开发大块非晶材料成为可能。本文采用不同的球磨条件(即材料的原子配比、球磨时间和球料比)，对Fe、Co、C混合粉末进行球磨，试图制备出Fe-Co-C系非晶态合金粉末，并用X射线衍射(XRD)和振动样品磁强计(VSM)对粉末的结构、磁性能进行了研究，主要结果如下：(1)Fe-Co-C系混合粉末可以通过机械合金化法形成一定量的非晶相。(2)根据Fe-Co-C三元合金系的机械合金化相变特点，其过程可以划分为四个阶段：物理破碎阶段，固溶扩散阶段，非晶化的形成阶段和碳化物析出阶段。因此，Fe-Co-C三元合金系非晶化的形成机制是层扩散机制。(3)高强度的机械合金化条件有利于非晶的形成；三种混合元素的原子尺寸差别越大，非晶态合金的形成倾向越大。(4)Fe-Co-C系合金粉末在两种不同的球磨条件下(球料比分别为40：1和80：1)，成分为Fe60Co20C20合金粉末的矫顽力最小，即损耗最小，软磁性能最好。(5)球磨过程中Fe40Co40C20合金粉末的矫顽力主要受晶粒尺寸的影响，矫顽力的变化趋势为随时间的增加先增大后减小，并且球磨100小时后粉末的软磁性能最好。(6)不同原子配比的Fe-Co-C系合金粉末均表现出球磨能量越高，软磁性能越好的趋势。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1机械合金化技术简介

1.2机械合金化的基本过程

1.2.1机械合金化设备与研磨介质的运动

1.2.2机械合金化过程中粉末的组织结构变化

1.3机械合金化的理论

1.3.1 Maurice-Courney模型

1.3.2Magini-Iasonna模型

1.4机械合金化技术的应用

1.4.1MA合成新材料

1.4.2 MA制备亚稳态材料

1.5 Fe基软磁材料的发展概况

1.5.1 Fe基软磁材料的发展历程

1.5.2 Fe基软磁材料的制备方法

1.6 Fe基软磁材料机械合金化的研究现状

1.7本文的研究目的与内容

第二章MA致合金非晶化理论基础

2.1MA致合金非晶化理论

2.1.1三元合金机械合金化过程中的非晶转变机制

2.1.2三元合金机械合金化非晶转变热力学

2.1.3三元合金机械合金化致非晶转变动力学

2.2三元系机械化金化工艺流程

2.3非晶材料的结构特点

2.4非晶材料制备方法

第三章基本实验方法及测试原理

3.1实验原料的选择

3.2实验参数的选择

3.2.1球磨机转速的选择

3.2.2装球量和球料比的选择

3.2.3球磨时间的选择

3.2.4其它

3.3球磨后合金粉末的处理

3.4结构表征与物性测量

3.4.1 X射线衍射(XRD)

3.4.2振动样品磁强计(VSM)

第四章Fe-Co-C系合金非晶化的形成和结构研究

4.1引言

4.2合金成分选择

4.3 Fe-Co-C系混合粉末的机械合金化

4.3.1 Fe40Co40C20混合粉末的X射线衍射结果

4.3.2 Fe60Co20C20混合粉末的X射线衍射结果

4.4结果分析

4.4.1 Fe-Co-C系混合粉末相变过程分析

4.4.2 Fe-Co-C系混合粉末相变阶段划分

4.4.3 Fe-Co-C系合金粉末形成非晶的讨论

4.5本章小结

第五章Fe-Co-C系合金粉末的磁性能分析

5.1纳米晶软磁合金的磁化机理

5.2 Fe-Co-C系合金粉末的磁性能

5.2.1合金成分对Fe-Co-C系合金磁性能的影响

5.2.2球磨时间对Fe-Co-C系合金粉末磁性能的影响

5.2.3球磨能量对Fe-Co-C系合金粉末磁性能的影响

5.3本章小结

第六章结论

参考文献

致谢

个人简历、硕士期间公开发表的论文